AB控制网在干冰膨胀烟丝生产线上的应用

【摘　要】本文论述了AB控制网的特点和通讯模式，并结合厦门卷烟厂的网络结构进行浅析，阐述了控制网的应用情况及其维护，对AB控制网的一些关键性问题进行了探讨。 【关键词】控制网；冗余网；膨胀烟丝；应用 中图分类号：TP277     文献标识码：B Application of AB ControlNet to Product Line of Dry Ice Explode Tobacco TONG QIANG， ZHANG JUN-YING Qinhuangdao Tobacco Machinary Co.,Ltd.,Qinhuangdao 066004,China Abstract　In this article the author generally analyses the characteristics and communication mode of AB ControlNet，combine with the network structure of Xiamen tobacco factory, and describes the application and maintenance of the controlnet, discuss some key problems that occur during the application of AB controlnet. Key words　ControlNet; Redundance Net; Dry Ice Explode Tobacco; Application 　　1　前言 　　厦门卷烟厂由国家烟草局的批准建立一条CO2膨胀烟丝生产线，来满足市场的需求。经过协商，厦门卷烟厂CO2膨胀烟丝自动系统采用ControlNet网络作为主控制网络，并且网络的结构是冗余双网，运行安全可靠，实时性强，易于扩展；系统设计合理。功能完善、便于操作。该系统是卷烟业ControlNet冗余网的成功运用之一，达到了国内外卷烟控制系统的先进水平。该网络已经成功运行了二年多，性能稳定，已经取得了良好的社会和经济效益。现将该系统采用的AB控制网介绍如下： 　　2　AB控制网的概述 　　AB控制网采用一种新的通信模式，即生产者/客户(Producer/Consumer)模式，这种模式允许网络上的所有节点，同时从单个数据源存取相同数据，它用于对时间有苛刻要求的应用场合的信息传输，是高速确定性的网络。它允许传送无时间苛刻要求的报文数据，但不会对有时间苛刻要求的传送造成冲击，它作为控制器和I/O设备之间的一条高速通信链路，综合了现有各种网络的能力。该网络具有如下优点[1]： 　　① 网络所有节点同步、信息吞吐量大、速度快、效率快，从而能实现精确的同步控制以及实时性高的网络控制。 　　② 在同一链路上，采用多控制器控制相互独立的I/O。 　　③ 节点可分成不同的优先级，以满足不同的实时要求。 　　④ 每帧信息都有CRC校验和其他校验措施，数据传输误码率低。 　　⑤ 有严重故障的节点可自动从网络上切除，保证网络的正常运行。 　　它作为控制器I/O设备之间的一条高速通信链路，综合了现有的I/O和DH 链路的能力。完全可以满足卷烟企业的生产要求。 　　3　CO2膨胀烟丝生产线的网络结构与特点 　　厦门卷烟厂采用集散型测控管理系统，设一个中心控制室主站和四个分现场(见图1)。各PLC站之间通过ControlNet网络通讯，中控室四台PC机和服务器通过以太网通讯。现场测控由PLC完成，数据监控及分析由工作站计算机承担。各分站独立运行。通过网络分享信息资源；中控室可监控各分站的运行，实行优化调度。主控制网ControlNet冗余网下挂4台型号为1756-L55M13的PLC，分别控制冷端、热端、进料端和出料端四个分站。根据各分站的不同情况，各PLC还通过DeviceNet[2]挂接若干个FLEX I/O和变频器等；冷端和热端的PLC还通过DH 网带了一定数量的型号1747-K524的SLC，用于监控燃烧炉、压缩机等比较独立和分散的设备。这三层网络结构是卷烟行业比较常用的网络结构，第一层信息层采用以太网，用于全厂的数据采集、历史数据查询和程序的维护；第二层自动化控制层采用ControlNet网络，用于实时I/O控制、报文传送。第三层设备层，用于底层设备的低成本、高效率信息集成。

图1　厦门CO2膨胀烟丝生产线网络结构图 　　ControlNet网络具有吞吐量高、资源共享、传输介质为同轴电缆或光纤、支持冗余介质、体系结构灵活等特点。当通信速度为5Mb/s时，网络刷新时间最小可达到2ms，可寻址节点数为99个，同轴电缆传输距离达3km(光纤介质使用中继器时可达到30km)。这种通讯速度和距离在卷烟行业的应用是绰绰有余的，可根据距离或厂房的实际情况选用同轴电缆或光纤。 　　ControlNet网络是一个高速确定性冗余网络，当一条网线中断时，另一条网线会立刻工作，对通讯和控制没有任何影响，保证安全生产。 　　ControlNet网络组态和编程简单，通过ControlLogix Gateway，它能实现与Ethernet （以太网）、DeviceNet（设备网）、RIO（远程IO）、DH（数据高速公路）网络之间的数据交换。这种灵活的连接方式使扩容升级很容易，如烟厂需要再增加其它设备，只需再添加PLC，对原有系统不须更改。又如挂接到DeviceNet上的控制马达的变频器或软启动器，可直接通过触摸屏或由PLC向设备发送命令、控制设备的运行，又可以从设备读取数据、监视设备的状态、操作方便。 　　ControlNet网络支持主从通信、多主通信、对等通信及这些通信的任意通信的混合形式。对输入数据和对等通信数据实行多信道广播，通信形式可以组态选择，应用灵活，并可以改进网络的性能。在传送对时间有苛刻要求的控制信息的同时，对其他无时间苛求的信息也能传送。在每个网络刷新周期内，对时间有苛求的信息是一定要传输的。这就保证了控制的实时性和可靠性，在AB公司的一些应用软件上(如：Panelbuilder32)编辑Tag时，有scheduled和unscheduled两个选项，可以对信息的传送方式进行选择。 　　4　通信模式 　　ControlNet网络是基于开放网络技术的一种新的“生产者/客户”通信模式。它允许网络上的所有节点，同时从单个的数据源存取相同的数据。基于这种生产者/客户模式网络的优点：①提高效率。数据源一旦发送数据，多个节点能够同时接收数据，报文通过目录来识别的。②精确的同步化。更多的设备能够加到网络上，但不需要增加网络的通信量，并且所有节点的数据同时到达。 　　（1）传统的源/目的网络模式特点 　　①需要多个数据包传送相同的信息到多台设备； 　　②数据到达不同的目的地的时间不同； 　　③产生附加的网络通信量，影响网络性能； 　　④报文发送和对时间有苛求的I/O数据，需要使用不同的网络。 　　（2）生产者/客户网络模式特点 　　①多个节点能够从单个生产者(数据源)接收数据； 　　②节点能够同步化(多信道广播)； 　　③优化的带宽潜力能用于增强系统功能； 　　④使用同一网络进行编程和I/O信息传送。 　　5　厦门卷烟厂膨胀烟丝生产线AB控制网的应用情况及其维护 　　厦门卷烟厂的控制网络从运行到现在比较稳定。曾经出现过一次单网断开的故障，由于有冗余双网，对生产没有造成影响。这次故障是由于误操作把其中一个节点断开所致。经过检修，很快恢复正常。 　　厦门卷烟厂膨胀烟丝生产线的ControlNet网络为总线型，网络两端各有一个中端电阻，传输介质为同轴电缆，电缆有五层屏蔽。采用同轴电缆使维护比较简单。ControlNet采用的组态软件是RSNETWORX，它能提供一个图形化的网络视图(见图2)，具有在线和离线组态网络的能力。这个软件是配置控制网和维护控制网必备的软件。

图2　厦门卷烟厂CO2膨胀烟丝生产线ControlNet网络组态 　　当网络出现故障时，首先观察PLC部分1756-CNB网卡通讯灯，如发现A网和B网的通讯灯红绿交替闪烁，则说明通讯异常，如果只有其中的B网故障，可直接将其断开，这不影响网络通讯和正常生产。将故障网断开逐段检查，直到查出断点，如果硬件检查不出问题，可启动RSNETWORX，检查网络配置是否正确，如不正确，可用原有备份的网络配置程序重新下载到PLC中，必要时可先进行修改再下载。 　　6　总结 　　总体上，ControlNet网络是一种先进的网络控制系统平台，是规模庞大、扩容简单、安全稳定、技术先进的PLC冗余控制网，能保证烟厂的连续生产和安全生产，完全可以满足卷烟行业的需要。 【参考文献】 [1]控制网网络，罗克韦尔自动化有限公司，1.5版本，P4。 [2]ControlLogix DeviceNet,Scanner Module,Publication 1756-5.66-Novermber 1998. -------------------------------- 作者简介： 佟强，1976年生，男，汉族，河北省秦皇岛市，秦皇岛烟草机械有限责任公司副主任工程师，主要从事自动化设计、调试和开发工作。 邮编：066004 地址：秦皇岛市海阳路266号，秦皇岛烟草机械有限责任公司电气自动化室 电话：0335-3064935-8614 E-mail：tq426@163.com